Sasobit温拌沥青的低温性能评价指标研究

针对当前国内外在评价温拌沥青低温性能指标上的局限性,为更精准地评价温拌沥青的低温抗裂性能,将不同掺量的降黏类温拌剂Sasobit加入到基质沥青中制备温拌沥青,并分别进行旋转薄膜烘箱老化和压力箱老化来对温拌沥青的低温性能评价指标展开了研究。采用沥青弯曲梁流变试验来获得温拌沥青的劲度模量、劲度模量变化率,计算得到低温连续分级温度及k指标。另外,运用Burgers黏弹性模型对BBR试验数据进行参数拟合来获得Burgers模型的4个黏弹性参数,并构建了低温性能综合评价指标J。通过沥青混合料小梁弯曲试验得到温拌沥青混合料的低温弯曲应变能密度,将弯曲应变能密度与各评价指标进行了相关性分析和比选。试验结果表明:温拌剂Sasobit的加入削弱了沥青的低温抗裂性能,这表现为更高的劲度模量、更低的劲度模量变化率、更高的低温连续分级温度、更大的k指标和J指标;Sasobit掺量越高,低温性能削弱效果越显著;利用单一的劲度模量或劲度模量变化率m指标对温拌沥青的低温性能评价存在一定片面性,综合考虑沥青低温变形能力和应力松弛能力的低温连续分级温度、k指标及J指标能更加精确地评价温拌沥青的低温性能。     

旧料掺量对热再生沥青混合料拌和压实温度及性能的影响

为研究不同旧料掺量对就地热再生沥青混合料拌和压实温度及性能所产生的影响,选取旧料掺量分别为70%、80%、90%、100%的热再生沥青混合料进行试验,结合黏温曲线和体积指标控制方法对最佳拌和压实温度进行试验分析,并在此基础上研究不同旧料掺量下热再生沥青混合料性能的变化规律。试验结果表明:当旧料掺量由70%增加至100%,表征热再生沥青混合料高温路用性能的指标稳定度值逐渐增大;新沥青用量由1.85%降低至0.5%,经济效益显著;最佳拌和压实温度不断降低,旧料掺量每增加10%,拌和压实温度平均降低5℃;路用性能方面,高温稳定性和水稳定性随着旧料掺量的增加逐渐增强,而低温抗裂性逐渐降低。     

矿粉掺量对沥青胶浆低温黏弹特性影响研究

为了探究粉胶比的变化对沥青胶浆体系低温黏弹性能的影响,通过小梁弯曲蠕变试验测试了不同矿粉掺量下4种不同类型沥青胶浆体系的低温性能,引入低温系数λ进一步评价胶浆体系的低温性能;基于黏弹性理论,结合Burgers黏弹性本构模型方程,对-18℃温度下沥青胶浆的蠕变柔量曲线进行非线性拟合,得出Burgers模型4个黏弹参数的变化规律。结果表明:粉胶比增大,各沥青胶浆体系的劲度模量S及低温系数λ增大,蠕变速率m及黏弹比RV减小,说明体系的黏性特征减弱,低温抗裂性能降低,弹性特征增强,抵抗变形的能力提高。     

高RAP掺量热再生混合料抗裂性能研究

采用低温蠕变、低温弯曲、约束试件温度应力和三分点加载疲劳试验从不同角度揭示了RAP掺量对热再生混合料低温抗裂性和抗疲劳开裂性能的影响,通过抗裂性能试验分析了木质素纤维、玄武岩纤维、橡胶粉、BRA岩沥青、SBR、硅藻土6种添加剂对高RAP掺量热再生混合料抗裂性能的改善作用。试验结果表明,随着RAP掺量增大,热再生混合料低温抗裂性和抗疲劳开裂性能均下降,低温抗裂性不足是制约厂拌热再生混合料增大RAP掺量的主要技术瓶颈,掺加6种添加剂后热再生混合料低温抗裂性能均有一定程度提高,抗疲劳性能显著增大,玄武岩和木质素纤维对热再生混合料低温性能和抗疲劳性能贡献最大,而BRA岩沥青效果最差,建议优先选择玄武岩纤维来改善高RAP掺量热再生混合料的抗裂性能。     

掺加再生老化沥青下SBS改性沥青特性研究

该文对不同老化沥青掺量(0、15%、25%、40%)的再生沥青的温度敏感性、抗车辙性能、疲劳强度和化学成分共4方面进行分析研究。试验结果表明:随着老化沥青掺量的增加,在低温时(135℃),再生沥青的黏度逐渐增大,高温时的黏度无明显变化;由黏温指数(VTS)得出当老化沥青掺量≥40%时,才能改善再生沥青的温度敏感性;高温蠕变试验(MSCR)显示:老化沥青的加入并没有影响沥青的高温性能等级,但再生沥青的恢复率降低和不可恢复蠕变柔量的明显增加,表明再生沥青的抗车辙性能较差;线性幅值扫描(LAS)试验表明:老化沥青掺量较高或者振幅频率较大时,使再生沥青的损坏率和疲劳破坏率增加,再生沥青抗疲劳性能降低。由红外光谱分析(FTIR)看出:老化沥青的掺加,引入了较多的亚矾和羰基基团,从而破坏了SBS的网状结构。     

高黏改性沥青的低温性能及黏附特性研究

高黏沥青的低温与黏附特性是保证透水沥青路面服役功能的关键性能。为准确表征高黏改性沥青的低温抗裂与黏附性能,采用劲度模量、m^-值、综合柔量参数J_c对比评价了高黏沥青的低温松弛与黏弹特性。基于表面能(SFE)理论开展了高黏沥青、集料的接触角试验,以黏附功、剥落功、能量比为指标评价了高黏沥青-集料体系的黏附特性与水稳定性。从微观尺度进行原子力显微镜(AFM)试验,分析高黏沥青的形貌特征及粗糙状况,结合微观黏附力描述其黏附特征。结果表明：大掺量高黏改性剂导致沥青的黏性成分减小,松弛能力降低,低温性能大幅降低,J_c值、劲度模量和m^-值表现出一致性规律;SBS与HVA-U的复合改性作用大幅改善了沥青的黏附性能,但相对降低了沥青-集料体系的水稳定性;高黏沥青的AFM高度图呈现数量多、尺寸小、高度差小的蜂状结构,其微观黏附力与黏附功具有强相关性。     

SBS改性沥青SMA混合料的就地热再生性能

SBS改性剂溶解于三氯乙烯的过程中,SBS硬段微曲约束相与三氯乙烯反应后物理交联或结合作用遭到破坏,改变了其原有的分布状态,难以准确评价沥青的老化程度.通过间接分析即以回收沥青的动态剪切流变性能作为参考指标,以再生后沥青混合料的性能为主要控制指标,确定再生剂的掺加量和再生混合料的配合比例.研究表明,依据回收SBS沥青性能指标所确定再生剂掺量下的再生沥青混合料性能不能满足规范要求.随着再生剂掺量的增加,再生SMA沥青混合料的抗水损坏及抗裂性能不断提高;同时,由于沥青中的轻质组分增加,沥青不断软化,使得其抗车辙能力降低.因此需综合考虑再生混合料的高、低温性能及抗水损害能力确定再生剂的掺量.为提高再生沥青混合料路用性能,应基于性能进行SMA现场热再生配合比设计,并且其设计空隙率应较新拌沥青混合料的要低.     

高黏改性剂对沥青流变性能的影响

为了更好地将高黏改性剂应用于排水沥青路面和沥青混合料抗车辙设计中,通过在基质沥青中掺加不同种类及不同剂量的高黏改性剂制备高黏改性沥青。将质量分数为4%,8%和12%的3种高黏改性剂掺入基质沥青中,采用DSR和BBR试验分析了高黏改性剂对沥青的高、低温和疲劳流变性能的影响,得出高黏改性剂对沥青PG分级结果的影响规律。结果表明,添加高黏改性剂可显著提高沥青的车辙因子G*/sinδ,且随高黏改性剂掺量的增加G*/sinδ逐渐提高。相对日本TPS高黏改性剂,国产高黏改性剂可更显著提高沥青高温性能。采用国产高黏改性剂制备的高黏改性沥青老化后G*/sinδ提高幅度较大,抗老化能力相对较弱,但随温度提高,老化后高黏改性沥青的G*/sinδ衰变较快;高黏改性剂可降低弯曲劲度模量S,同时也降低了m值,综合来说高黏改性剂降低了沥青的低温流变性能。高黏改性沥青的低温分区取决于m值;不同高黏改性剂及其掺量对沥青的疲劳性能影响不同,一定掺量下TPS和H型高黏改性剂对沥青的疲劳性能具有提高作用,但是R型高黏改性剂对沥青的疲劳性能产生了不利影响。高黏改性沥青的G*/sinδ,G*sinδ,S值和m值随温度的升高呈现指数分布。高黏改性沥青的PG分级结果表明,高黏改性剂的掺入主要改变了沥青的PG分级中的高温分级结果,对低温分级结果几乎无影响。     

RAP掺量对再生沥青混合料的性能影响研究

高RAP掺量再生沥青混合料在我国沥青路面养护中得到越来越多的应用,厂拌热再生中RAP掺量可达到30%～50%,就地热再生中RAP掺量更是达到80%以上。在室内设计RAP掺量为0%、30%、50%、85%和100%的5种AC-13级配沥青混合料,依托UTM试验机分别采用动态蠕变试验、半圆弯曲试验和多重冻融劈裂试验对混合料的高温抗车辙性能、低温抗裂性能和抗水损害性能进行评价,结果表明:相比新沥青,RAP沥青胶结料高温性能增强而低温性能衰退;随着RAP掺量的增加,再生沥青混合料的高温抗车辙性能增强,低温抗裂性能和抗水损害性能降低,100%RAP混合料受到级配细化的影响,抗车辙性能不及新沥青混合料;多重冻融劈裂相比单次冻融劈裂能够更好地评价再生混合料的水稳定性。     

热拌与温拌再生沥青混合料使用性能比较研究

为了对比分析热拌与温拌再生沥青混合料使用性能,开展了不同RAP掺量的热拌与温拌再生沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性能、水稳定性、抗压回弹模量及劈裂强度等使用性能试验。试验结果表明:与热拌再生沥青混合料相比,温拌的高温性能优势明显,但低温抗裂性能略差,且随RAP掺量的增加,无论是热拌还是温拌,其高温性能均提高显著,而其低温抗裂性能却不断降低;两种混合料的15℃和20℃抗压回弹模量与15℃劈裂抗拉强度均随RAP掺量的增加而增大,相同RAP掺量下,热拌值略大于温拌值。总之,除低温抗裂性随RAP掺量的增加稍减小外,其它各项性能指标均有不同程度地提高。     

热再生钢渣沥青混合料性能研究

采取室内模拟老化方法得到了钢渣旧沥青路面材料(RAP),制备了掺量为0、10%、20%、30%、40%和50%的6种热再生钢渣沥青混合料,并测试了其体积性能、水稳定性能、高温稳定性能和低温抗裂性能。结果表明:RAP的掺入不会对沥青混合料的体积性能造成影响。热再生钢渣沥青混合料的飞散损失值随RAP掺量的增加而增大。随着RAP掺量增加,热再生钢渣沥青混合料的水稳定性呈线性减弱,高温稳定性能呈线性提升。热再生钢渣沥青混合料的低温抗裂性能随RAP掺量增加显著降低。综合各项性能参数,热再生钢渣沥青混合料中RAP掺量应不高于30%。     

温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响

为研究温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响,以生物沥青结合料和温拌剂为研究对象,对掺加了温拌剂的生物沥青结合料分别进行动态剪切流变试验(DSR)和多应力重复蠕变恢复试验(MSCR),以复数模量G*、相位角δ、车辙因子G*/sinδ、恢复率R和不可恢复蠕变柔量Jnr为评价指标,研究了2种温拌剂类型(质量比为2%的Sasobit和质量比为0.35%Rediset)、3种生物质重油掺量(质量比分别为5%,15%,25%)对生物沥青结合料高温流变性能的影响。研究结果表明,未老化的生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而降低,黏性成分亦随着生物质重油掺量增加而减小,短期老化后生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而增大,弹性成分比例明显增大。Sasobit温拌剂的加入能够降低生物沥青结合料的黏性行为,增强延迟弹性,提高生物沥青结合料的高温抗车辙性能。加入Sasobit使得生物沥青的复数模量G*和车辙因子G*/sinδ值提高超过100%,不可恢复蠕变柔量Jnr值降低大于60%。Rediset温拌剂可以降低生物沥青结合料的高温老化速度,对生物沥青结合料的老化有较强的抑制作用。具有抗老化的优势,其温度敏感性比Sasobit温拌剂要低。Sasobit和Rediset温拌剂均可以提高生物沥青应力敏感性,使生物沥青在高应力水平下的黏弹性更加显著。     

电气石负离子粉改性沥青路用性能研究

选取3种目数的电气石负离子粉,在助剂的作用下,剪切制备出电气石负离子粉改性沥青,通过针入度试验、软化点试验、动态剪切流变试验(DSR)、弯曲梁流变试验(BBR)、旋转黏度试验,分析不同目数及掺量的电气石负离子粉对沥青的感温性能、高温性能、低温性能、黏温特性等路用性能影响规律,并采用水煮法评价了电气石负离子粉对沥青与集料的黏附特性。研究结果表明:随着电气石负离子粉的目数与掺量的增大,改性沥青的PI值逐渐增大,即改性沥青的感温性能得以改善;软化点、车辙因子G*/sinδ及黏度均呈增大趋势,表明电气石负离子粉的掺加可有效提升沥青的高温变形能力;蠕变劲度S降低、蠕变劲度变化率m变大,电气石负离子粉沥青具有良好的低温抗裂性能;此外,电气石负离子粉也可提升沥青与集料间的黏附作用。     

棉秸秆纤维沥青胶浆高低温性能试验研究

为了研究棉秸秆纤维对沥青胶浆的影响,对不同棉秸秆纤维掺量的纤维沥青胶浆进行动态剪切流变试验、多应力蠕变恢复试验以及弯曲梁流变试验,考察棉秸秆纤维掺量对沥青胶浆的高低温性能的影响,同时分析了棉秸秆纤维对沥青胶浆的作用机理。结果表明:棉秸秆纤维的掺入会有效提高沥青胶浆的车辙因子G*/sinδ,降低相位角δ,表明沥青胶浆的高温稳定性能得到显著改善;随着棉秸秆纤维含量的增加,沥青胶浆的蠕变回复率RC上升,不可回复柔量Jnr下降,表明棉秸秆纤维有利于提高沥青胶浆高温抗变形与形变回复性能;棉秸秆纤维的加入使得沥青胶浆的蠕变劲度S增大,蠕变劲度变化率m减小,表明沥青胶浆的低温抗裂性能有所降低,因此在工程实际应用中应综合考虑棉秸秆纤维对沥青胶浆的高低温性能影响,合理地选择掺量。     

再生工艺对热再生沥青混合料低温抗裂性能的影响

通过劈裂试验对热再生沥青混合料的低温性能进行了室内试验研究,分析了不同的再生工艺条件(旧料掺加比例、旧料是否预热、新旧料拌和时间以及再生剂掺加工艺等)下的劈裂强度、破坏拉伸应变、劲度模量和应变能密度等相应指标。试验结果表明,增加新料的掺加比例、充分预热旧料、增加新旧料拌和时间将有助于提高再生混合料低温抗裂性能;改进常用的再生剂掺加工艺同样可以保证低温性能。     

基于DMA方法的相变改性沥青黏弹特性及低温性能研究

为了探究相变改性沥青的黏弹特性与低温性能，采用DMA方法进行了频率扫描试验和温度扫描试验，对试验结果进行了统计分析，测定计算了不同掺量的相变改性沥青的储能模量、损耗因子扫描曲线及玻璃态转变温度，分析了相变改性沥青的黏弹特性，通过沥青弯曲蠕变劲度试验，研究了相变改性沥青的低温性能，并对黏弹特性和低温性能进行了相关性分析。研究结果表明：相变材料的加入可降低沥青的玻璃态转变温度、储能模量和蠕变劲度模量，提高损耗因子和蠕变劲度变化斜率，可提升沥青“黏性”分量，改善低温性能；相变改性沥青的储能模量、损耗因子和玻璃态转变温度均与蠕变劲度模量存在良好的相关性，可利用黏弹特性指标对相变改性沥青的低温性能进行评价。     

RET改性沥青高低温性能试验分析

采用沥青3大指标试验、DSR试验和BBR试验比较不同掺量RET改性剂的改性沥青技术性能,对RET改性沥青混合料进行高温车辙试验和低温小梁3点弯曲试验,验证RET改性剂对沥青高、低温性能的影响作用。试验结果表明:RET改性剂掺入沥青后,25℃针入度值降低,软化点和5℃延度值均有所增加;RET改性沥青的高温临界温度和沥青混合料动稳定度值均随着RET掺量的增加而提高;随着RET掺量增加,改性沥青蠕变劲度降低、蠕变曲线斜率增加,且混合料的弯曲应变能密度也会不断增加。     

纳米材料对改进再生沥青胶结料再生效果的研究

为提高再生沥青的再生效果和经济效益,使再生沥青在不增加再生剂掺量以及保证不损失低温性能的情况下能有效提高高温性能,将RA-F0110型再生剂和OP-900型再生剂分别以8∶2的比例与新沥青混合分别制成A型再生剂和B型再生剂;采用马尔文激光粒度分析仪对纳米Si O2材料进行粒径测试;依据SUPERPAVE规范对70#基质沥青先进行85 min薄膜烘箱短期老化,再进行20 h压力老化,制成旧沥青;采用硅烷偶联剂KH-550对未改性的纳米Si O2材料进行有机化表面改性;采用扫描电镜观测有机化改性前后纳米Si O2尺寸的变化;采用高速剪切仪对有机化改性后的纳米Si O2、再生剂和旧沥青进行剪切制成纳米再生沥青。通过针入度、延度、软化点和PG分级试验,以优先恢复低温性能为标准,确定了再生剂种类的选取和合理掺量,通过PG分级中的动态剪切流变试验和低温弯曲梁流变试验,以PG连续分级中的高低温温度服务范围为标准,确定了纳米材料的掺量。试验表明:选用A型再生剂的再生沥青的再生效果优于选用B型再生剂的再生沥青。在相同再生剂掺量的情况下,添加了纳米材料的再生沥青表现出更好的高温稳定性和低温抗裂性能。当纳米材料的掺量为5%,A型再生剂掺量为20%时,纳米再生沥青胶结料的各项指标均能达到最佳状态。     

高寒高海拔地区改性沥青高低温性能研究

针对目前对高海拔高寒地区沥青高低温性能关注较少的问题,采用低温弯曲蠕变、温度扫描、蠕变恢复等方法,研究了不同改性沥青的高低温性能。结果表明,蠕变劲度S和m值对温度敏感性不同;S_A指标合理性有待进一步研究,k_T指标可评价沥青低温性能,T_c指标可进一步确定改性沥青最低使用温度;评价沥青高温性能的多个指标中,MSCR试验考虑应力依赖性,J_(nr3.2)可区分改性沥青高温等级、荷载等级。     

再生胶/SBS复合改性沥青再生混凝土抗裂性能研究

为提高再生沥青混合料的抗裂特性,提出采用抗裂性能优良的新型SBS/橡胶复合改性沥青进行RAP料的再生。基于低温弯曲小梁蠕变、约束温度应力及四点弯曲疲劳试验对复合改性沥青、SBS改性沥青的再生混合料进行低温抗裂及疲劳开裂性能研究。结果表明：橡胶的加入可提高再生沥青混凝土的低温及中温抗裂性能,这可能与混合料开裂初期形成的微裂纹扩展至聚合物网络被吸收断裂能量,抑制微裂纹进一步发展有关。进一步分析断裂温度可知,复合改性沥青再生沥青混合料较普通SBS改性沥青的再生混合料可延伸路面的服役温度范围6℃左右,有利于再生沥青混合料在西北寒冷地区的推广应用。